Advertisement

[brisk fossil]

MPC算法类该怎么具体实现呢

@frosty panther 具体该怎么实现MPC算法类呢，如何替换掉Movebase里的控制器呢

[frosty panther]

🤔 Thinking...

[frosty panther]

实现MPC算法类的过程涉及对MPC原理的理解及求解优化问题。以下是一个简单的MPC控制器的实现示例（此示例简化了一些实际情况，主要用于解释MPC算法的实现）。

1. 首先在mpc_controller包的include文件夹中创建一个新的头文件mpc_controller.h。

#ifndef MPC_CONTROLLER_H
#define MPC_CONTROLLER_H
#include <cmath>
#include <vector>
#include <nav_msgs/Odometry.h>
class MPC
{
public:
    struct Control
    {
        double l_v;
        double a_v;
    };
    MPC();
    void setCurrentPose(const nav_msgs::Odometry& pose);
    Control computeAndUpdateControl();
private:
    nav_msgs::Odometry current_pose_;
};
#endif

2. 接下来在src文件夹中创建mpc_controller.cpp文件，在其中实现mpc_controller.h中定义的类。

#include "mpc_controller.h"
#include <eigen3/Eigen/Dense>
#include <cppad/ipopt/solve.hpp>
#include <cppad/utility/vector.hpp>
#include "acado_code_generation/oad.h"
// 用于优化的问题表述
class FG_eval
{
public:
    // …… 此处需要根据约束条件和优化变量定义求解器
};

MPC::MPC()
{
}

void MPC::setCurrentPose(const nav_msgs::Odometry& pose)
{
    current_pose_ = pose;
}

MPC::Control MPC::computeAndUpdateControl()
{
    // 输入当前状态和参考路径
    // 参考路径是路径点的序列，这里假设已经存在
    std::vector<double> x_vals, y_vals, psi_vals, v_vals, cte_vals, epsi_vals;
    // …… 设置路径，并将其加载到上面的容器中

    // 使用CppAD和IPOPT库创建求解器
    typedef CPPAD_TESTVECTOR(double) Dvector;

    // 定义求解器参数，并设定初值
    Dvector vars(n_constraints);
    // 初始化vars为合适的值
    // …

    // 设定优化目标范围，值
    Dvector objs(n_constraints);
    objs.setConstant(INIT_VAL);

    // 设定优化的上下界
    Dvector l_bounds(n_constraints); // lower bounds
    Dvector u_bounds(n_constraints); // upper bounds
    // 初始化上下界

    // 在此处创建求解器，解决问题
    CppAD::ipopt::solve<Dvector, FG_eval>(options, vars, l_bounds, u_bounds, constraints_lower, constraints_upper, objs, solution);

    Control control;
    if (solution.status == CppAD::ipopt::solve_result<Dvector>::success)
    {
        control.l_v = solution.x[l_v_start];
        control.a_v = solution.x[a_v_start];
    }
    else
    {
        control.l_v = 0;
        control.a_v = 0;
    }
    return control;
}

以下是如何替换move_base中的